Сепарирующее устройство

(23) Приоритет ла делам изобретений и открытий( 088.8) Дата опубликования описания 18,03.80 М. А. Берковский, Б. 3. Абросимов, В. И. Шейнман,Ю, Н, Лебедев, В. С, Свеженцев и М. М. Егоров(71) Заявитель Всесоюзный научно исследовательский и проектно-конструкторскийинститут нефтяного машиностроения(54) СЕПАРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к сепарируюшим устройствам для отделения частиц жидкости от паровых и газовых потоков в массотеплообменных аппаратах, например ректификационных колоннах, абсор 5 берах, скрубберах и сепараторах, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.Известно сепарируюшее устройство, состоящее из горизонтального пакета гофрированных слоев проволочной сетки, образующей извилистые каналы для про- хода газа (пара) )11И звестно сепарируюшее устройство 1 для отделения частиц жидкости от паровых и газовых потоков, содержащее наклонные сепарирующие элементы с направляющими козырьками, соединенные между собой снизу приемными желобами для сбора отсепарированной жидкости 2Недостатком этого устройства является низкая предельная скорость паровогопотока и возможность его )аботы только при малых величинах относительного уноса жндкости, поступающей на устройство, ибо в другом случае происходит переполнение объема сетки жидкостью, что приводит к захлебыванию устройства и образованию вторичного уноса жидкости.Это происходит потому, что в устройстве отсутствует принудительный отвод жидкости, задержанной каплеотбойником, с сепарируюшей поверхности. Отвод жидкости с сепарирующей поверхности осущест вляется только действием гравитационных сил, которых недостаточно при повышенных скоростях газа и значительных количествах жидкости, приходящей на устрой ство.Цель изобретения - увеличение эффек тивности сепарации и расширение диапазона эффективной работы сепарируюшего устройства при высоких скоростях газа (пара) и больших количествах жидкости, приходящей на сепарирующее устройство с паровым (газовым) потоком, за счет использования центробежных сил и3 599393 4а жидкости с сепа- ших элементах, т.е, уголм;жду вертикальной плоскостью,проходящей черезлагаемом устройст ось канала в наклонных сепарируюших1 рьки установлены элементах, и вертикальной плоскостью,ементами и обра проходящей через касательную к линиие отверстия, а в наименьшего ската наклонных сепарируютах выполнены ка- ших, элементов, равен 45,ол наклона оси ко- Сепарируюшие элементы могут бытьой плоскости выби- сделаны в виде жалюзи либо из просечнои Всегда меньше 1 О ВытяжнОГО листа,уюших элементов, Парожидкостная смесь поступает снизуабжено разделитель- на сепарирующее устройство и проходитразмещенными между чеРез наклонные каналы 2 в сепарирующими элементами щих элементах 1 под направляющий козыми и наклонными 15 рек 4. На выходе из каналов на верхнейкости под углом плоскости сепарируюших элементов 1 газповорачивает резко вверх, в результатенных сепарируюших чего появляются центробежные силы, ковогнутой, торые выделяют капли жидкости из потока.ено описываемое 20 КаПЛИ ПОД ДЕйотВИЕМ ИМПУЛЬСа ГаЗОВОГОузел Т, на фиг. 1 потока, выходящего из каналов 2 и направтрелке А на фиг, 2 ф ленного вниз, сгоняются в расположенщее устройство ные в нижней части сепарируюшего устройфть сепарирующих ства пРиемные желоба 3, откуда отсевогнутой; на фиг, 5парированная жидкость поступает в общийные элементы, под коллектор 6 и либо выводится из аппаторых расположены Рата, либо поступает в карман нижерастки из проволоки положенной тарелки.шие наклонные эле Разделительная перегородка 5 препятлоскостью которых З 0 ствует взаимодействию двух встречныхые пакеты сетки из Газовых (паровых) потоков, выходящих- сепарирующие .из каналов двух смежных сепарируюшихна которые намотана элементов, и является сепарируюшейфиг. 8 - раздели- поверхностью для тех жидкостных чассположенна 35 тиц, которв 1 е ее достигают,принудительного отводрируюших элементов.Для этого в предве направляющие козьнад сепарируюшими элзуют с ними вь 1 ходнысепарируюших элеменналы, наименьший уготорых к горизонтальнрается от 0 до 60оугла наклона сепарирпричем устройство снными пере.ородками,наклонными сепарируюнад приемными желобак горизонтальной плос90-30,Поверхность наклоэлементов выполненаНа фиг. 1 изображустройство на фиг. 2на фиг. 3вид по сна фиг. 4 - сепарируюу которого поверхносэлементов выполненасепарируюшие наклоннижней плоскостью конаклонные пакеты сена фиг, 6 - сепарируюменты, над верхней ирасположены ьаклоннпроволоки; на фиг, 7наклонные элементы,рядами проволока, нательная перегородка, ра ямежду сепарируюшими элементами, выполненная в виде пакета проволочной сетки;на фиг, 9 - разделительная перегородка,выполненная из двух элементов, в которых имеются наклонные каналы.40Устройство состоит из наклонныхсепарируюших элементов 1 с каналами 2,В нижней части сепарирующие элементысоединены желобами 3, а в верхней частинаправляющими козырьками 4. Между се 45парируюшими элементами 1 над желобами3 расположена разделительная перегородка 5. Желоба 3 соединены с коллектором 6. Нименьший угол наклона б оси0-0 каналов (фиг. 2) к горизонтальнойЯплоскости меньше наименьшего угла наклона р, образованного касательнойк линии наименьшего ската поверхности,наклонных сепарируюших. элементов игоризонтальной плоскостью на фиг. 1 и2 с. 45,а=60).На фиг. 3 показан общий случай расположения каналов в наклонных сепарирую Угол наклона оси каналов ч ., Показанный на фиг. 3, обеспечивает более плавное обтекание газовым (паровым) потоком разделительной перегородки после выхода его из каналов сепарируюших элементов, что особенно важно, когда на сепарируюшее устройство поступает вращающийся газо-парожидкостный поток.В предлагаемом устройстве газ (пар) с жидкостью, поступающей на сепарируюшее устройство, проходят вместе через каналы в сепарируюшем устройстве и затем за счет центробежных сил, которые возникают при резком изменении направления движения газа (пара) снизу вверх, происходит разделение фаз. Причем жидкость транспортируется по наружной поВерхности сепарируюших элементов вниз В приемный желобВеличина угла наклона.оси каналов к горизонтальной плоскости определяется скоростью пара ( газа) в аппарате. С ув ли 509393599393 фиг.У иг. з 1117/50 .Тираж 809 ЦНИИПИ Государственного 1 кояитета по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж Э 5, Раушскан на5 5993 чением скорости пара (газа) для эффек-тивной сепарации необходима соответственно и больная центробежная сила, что обеспечивается большим углом наклона оси каналов, При относительно малыХ 5 10 факторах скорости Г =ЧУд(1,0(где М - скорость пара, м/с, у плотность пара, кг/м) угол наклона оси равен 0 , при Р ) 4,0 угол наоклона равен 60С увеличением ь- от 1,0 до 4,0бугол наклона увеличивается пропорциоонально от 0 до 60При одном и том же шаге между сепарирукяцими элементами угол наклона сепарируюшего элемента к горизонталь . ной плоскости будет определять плошадь поверхности сепарируюших элементов, а следовательно, и свободное сечение се- ,20 парируюшего устройства, Поэтому для обесобеспечения оптимальной скорости газа (пара ) в каналах сепарируюших элементов угол наклона сепарируюших элементов к горизонтальнои плоскости зависиткь 25 от фактора скорости т в аппарате. Например, при Р( 1,0 угол наклонао сепарируюших элементов равен 30, ао при Р ) 4,0 угол наклона равен 80, С увеличением Р от 1,0 до 4,0 угол30 наклона сепарируюших элементов увеличивается пропорционально Г от 30 до 80Перегородки 5 разделяют два встреч ных газовых (паровых) потока, выходя 35 щих из каналов двух смежных наклонных сепарируюших элементов, В результате исключается взаимодействие двух газовых (паровых) потоков, движущихся40 во встречном направлении, которое могло бы при больших скоростях привести (в случае отсутствия разделительных перегородок) к уносу части уже отсепарированной жидкости с противоположных сепарируюших элементов. Разделительные перегородки могут быть либо глухими, либо такими же, как наклонные сепарируюшие элементы, т.е. с направляющими каналами. В связи с тем, что разделительная перегородка является одновременно и поверхностью, на которую выделяется отсепарированная жидкость, угол наклона ее к горизонтальной плоскости должен обеспечить оптимальное расстоя 55 ние ее от сепарируюших элементов в зависимости также и от фактора скорости, Например при угле наклона сепарируюшихоэлементов, равном 30, угол наклона раэ 93 бделительной перегородки лежит в предеолах 30-90 и конкретно определяетсяфактором скорости. При угле наклона сеопарируюьцих элементов, равном 80, уголнаклона разделительной перегородки раовен 90,В аппаратах, где необходимо уменьшить гидравлическое сопротивление сепарируюшего устройства, например в вакуумных колоннах, целесообразноувеличить угол между вертикальной плоскостью, проходящей через ось канала внаклонных сепарирующих элементах, ивертикальной плоскостью, переходящей через касательттую к линии наименьшегоската наклонных сепарируюших элеменотов, Увеличение угла от 0 до 90 позволит уменьшить гидравлическое сопротивление сепарирующего устройства примерно в 2 раза, при этом однако допустимая величина фактора скорости уменьщится до 3,5.,На фиг. 4 показано сепарирующееустройство, у которого поверхность наклонных сепарируюших элементов выполиена вогнутой. В случае применениявогнутых элементов 1 увеличиваетсяобъем пространства между их верхнимиповерхностям т, что обеспечивает болеевысокие допустимые скорости газа (пара)и более плавный выход газа (пара)после прохождения каналов в вогнутыхсепарируюших элементах,На фиг. 5 показан сепарируюший элемент 1 с наклонными каналами, под которым расположен наклонно пакет 7 изпроволочной сетки. Эта конструкция предназначена для предварительной коалеоценции в сетчатом пакете очень мелкихкапель, поступающих с газовым (паровым)потоком. Мелкие капли, задерживаясьв сетке, укрупняются и при повышенныхскоростях, на которых работает предлагаемое устройство, поступают на сепарируюший элемент, который обеспечиваетэффективную сепарацию укрупненных капель жидкости.На фиг. 6 показан сепарируюший элемент 1; над которым установлен с зазоромнаклонно пакет 8 из проволочной сетки.Эта конструкция применяется в условияхпри высоких расходах жидкости, поступающей на него, и наличии очень мелкихкапель. В этом случае осноиьая массажидкости предварительно отводится послесепарации жидкости на элемент 1, аметкие капли жидкости сепарируются впакете из проволочной сетки. Нроволоч5 формула изобретения 7 5993ная сетка может быть образована намоткой проволоки 9 на сепарирующем элементе (фиг. 7).На фиг. 8 и 9 показаны вариантыконструктивного выполнения разделительной перегородки для различных условий работы. На фиг. 8 показана сетчатая разделительная стенка, выполненнаяв виде пакета 9 из проволочной сетки,которая применяется в том случае, еслиимеет место вторичный вынос мелкихкапель с сепарируюших элементов,В случае вторичного уноса крупныхкапель после сепарируюших элементовпредлагается применить две разделительных стенки 10 того же вида, что и сепарируюшиеэлементы, но имеющие большийугол наклона, чем соседние с ними наклонные сепарируюшие элементы. В этомслучае капли жидкости вторичного уносапопадают через каналы в разделительныхстенках в пространство между двумястенками, откуда эта жидкость стекаетвниз и поступает в желоба и далее вколлектор.Направляющие козырьки предотвращаютунос жидкости с вершин сепарируюшихэлементов, а также обеспечивают стабилизацию газожидкостного потока, выходящего из каналов сепарирующих элементов, а направленные вниз каналы всепарируюших элементах обеспечиваютпринудительный отвод отсепарированнойжидкости из рабочей зоны, а разделительные перегородки. между сепарируюшими элементами исключают взаимодействие двух газовых (паровых) потоков,движущихся во встречном направлении,поэтому допустимая нагрузка на сепариру 40юшее устройство по газу пару) увеличивается на 30/О, а по жидкости в1,5-2,0 раза при той же эффективности 3 8 сепарации по сравнению с известным устройством. 1. Сепарирующее устройство для отделения частиц жидкости от паровых и газовых потоков, содержащее наклонные сепарируюшие элементы с направляющими козырьками, соединенные между соЬой снизу приемными желобами для сбора отсепарированной жидкости, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения эффективности сепарации и расширения диапазона эффективной работы устройства путем использования центробежных сил и принудительного отвода жидкости с сепарируюших элементов, направляющие козырьки установлены над сепарируюшими элементами и образуют с ними выходные от- верстия, а в сепарируюших элементах выполнены каналы, наименьший угол наклона оси которых к горизонтальной плосо кости выбирается от 0 до 60, причем устройство снабжено разделительными перегородками, размещенными между наклонными сепарирующими элементами над приемными желобами и наклонными к горизонтальной плоскости под углом от 90 до 30о2. Устройство по п, 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что поверхность наклонных сепарируюших элементов выполненавогнутой.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты, М 1971, с. 206-210.2. Авторское свидетельство СССР % 420315, кл. В 01 0 45/00, 1974.